CN101600615B - 具有带驱动机构的电动动力转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的电动动力转向系统，所述系统具有以沿轴向可移动的方式安装在转向蜗杆盒(1)内的齿杆(11)，所述齿杆(11)可由设置在发动机壳体(7)内的电动伺服电机(16)通过带(14)和传动装置(12)驱动来辅助转向。通过在电机壳体(7)和转向蜗杆盒(1)之间设置有插入楔(21)，能够实现简单且可靠的带张紧，所述插入楔(21)为了张紧带(14)而将电机壳体(7)推离转向蜗杆盒(1)。

Description

具有带驱动机构的电动动力转向系统

技术领域

本发明涉及一种电动动力转向系统，该电动动力转向系统具有以沿轴向可移动的方式安装在转向蜗杆盒内的齿杆，所述齿杆可由设置在电机壳体内的电动伺服电机经带和传动装置驱动以便辅助转向。

背景技术

DE 10052275A1公开了这种动力转向系统。在该动力转向系统中，由电动伺服电机产生辅助转向力，并且通过皮带轮、齿形带和减速传动装置将该辅助转向力传递到齿杆上。其中不仅仅是因为期望的低噪声而需要使带驱动机构的间隙尽可能地小，并且尤其是在驱动的两个运转方向上保证恒定的带张力。

在公知的动力转向系统中，通过毗邻齿形带背面的张紧辊来影响固定调节的预紧。

英国专利文献GB 1,117,863公开了在驱动的两个运转方向上张紧环形的驱动机构的其他可能性。在该装置中，利用固定且移动支承的轴来张紧链传动，使得通过弹簧预紧的楔将可移动的轴承座推离固定放置的轴。

最后，在其他的机电动力转向系统中还已知有另外两种调节带张紧的方式。一种方式可以通过偏心轮来调节带张紧，另一方式采用将电机壳体拉离转向传动装置的壳体并由此张紧带的拉伸装置。这些解决方案成本很高并相应很昂贵。

发明内容

因此本发明的任务在于，改进开始提到的那种动力转向系统，使得在装配时能够进行带张紧的固定调节，而无需毗邻带设置额外的组件(例如张紧辊)，以便由此排除通过张紧元件造成的带的额外磨损。其中还应该避免采用额外的、成本过高的使调节过程复杂化的调节元件。

该任务通过本发明提供的动力转向系统和方法实现。

本发明提供一种用于机动车的电动动力转向系统，其具有以沿轴向可移动的方式安装在转向蜗杆盒内的齿杆，所述齿杆可由设置在电机壳体内的电动伺服电机经带和传动装置驱动以便辅助转向，其中在所述电机壳体和所述转向蜗杆盒之间设置有插入楔，所述插入楔将所述电机壳体推离所述转向蜗杆盒以张紧所述带，其特征在于，所述插入楔与引导装置预制成一体或者预制成不可拆卸的两个部分。

本发明还提供一种用于在上述电动动力转向系统中张紧带的方法，所述方法具有以下步骤：通过固定机构将包含所述伺服驱动机构的电机壳体预装配在带有所述齿杆和传动装置以及所述带的所述转向蜗杆盒上，使得所述电机壳体可平行于凸缘移动，尤其是可绕所述固定机构中的一个摆动；将所述插入楔装入所述转向蜗杆盒与所述电机壳体之间，以便张紧所述带直到达到一个确定的带张力值；以及拧紧所述固定机构以便将所述电机壳体持久地固定在所达到的位置。

在用于机动车的电动动力转向系统中，电动动力转向系统具有以沿轴向可移动的方式安装在转向蜗杆盒内的齿杆，该齿杆可由设置在电机壳体内的电动伺服电机经由带和传动装置驱动以辅助转向，由于在电机壳体与转向蜗杆盒之间设置有用于张紧带而将电机壳体推离转向蜗杆盒的插入楔，所以在装配时就能够简单且可靠地调节张紧。在整个产品的运行周期中不会出现张紧装置的松弛。其中插入楔是很便宜的零件，由此还取得了经济上的优势。

特别有益的是带为齿形带。另外传动装置为滚珠丝杠传动装置。

电机壳体通过至少两个螺栓或者定位螺栓形式的固定机构固定在转向蜗杆盒上。其中把所要固定的壳体的通孔构造成长孔或者具有余量，使得电机壳体在最终装上固定机构之前可相对于转向蜗杆盒移动。有益的是将其中一个固定机构构造成转盘轴承，以便通过电机壳体的旋转而张紧带。

当插入楔在至少一个楔面上具有齿部，尤其是具有锯齿形轮廓时，可靠地避免了带张紧在固定过程中意外松开。

当转向蜗杆盒和/或电机壳体具有用于插入楔的支承面时，可以获得确定的装配位置。在此情况下，当支承面中的至少一个具有与插入楔的齿部互补的齿部时，能够实现分级制动的调节。

其中一件式的解决方案被视为是尤其有益的，因为可以用最简单的方式、例如压铸法制造零件，并且可能通过套上(aufstecken)导向卡而在转向蜗杆盒上实现简单的装配。

通过经由注入的环(Schlaufe)或者不可拆卸设计的两部件实施方式而将导向卡与楔一体连接，通过导向卡与楔一体连接，可以通过将位于环的另一端的楔引入导向卡内而在传动单元装配完以后就通过楔来调节齿形带张紧。

一种用于在如上述构造的电机动车动力转向系统中的张紧带的方法，包括以下步骤：

-通过固定机构将带有伺服驱动机构的电机壳体预装配在已经带有齿杆和传动装置以及带的转向蜗杆盒上，使得电机壳体可绕平行于固定机构的凸缘摆动；

-将插入楔装入到转向蜗杆盒与电机壳体之间，以便张紧带直到达到一个确定的带张力值；

-拧紧固定机构以便将电机壳体持久地固定在所达到的位置。

当在拧紧固定机构前使伺服驱动机构旋转至少一圈时，在此期间持续地测量带张力，在某一位置低于带张力最小值的情况下，将插入楔进一步移入转向蜗杆盒和电机壳体之间，保证不低于必需的最小带张力。

附图说明

下面将结合附图说明本发明的实施例。附图示出：

图1示出带有轴平行于齿杆设置的伺服电机的电动动力转向系统的立体图；

图2示出图1的转向装置的伺服驱动机构的分解图；

图3示出图1和图2的转向装置的、沿图1的线III-III的径向剖视图；以及

图4示出预装配实施方式中的插入楔21。

具体实施方式

图1示出带有转向蜗杆盒1的电动动力转向系统，该转向蜗杆盒1包围在内部可移动安装的齿杆。齿杆在末端各自带有一个由波纹管(Faltenbalg)2所包围的万向球接头。万向球接头又各自带有一个转向横拉杆3。小齿轮壳体4包围与齿杆相啮合的转向小齿轮。转向小齿轮又配置为与转向柱和转向轮相连。转向小齿轮进一步带有用于控制转向的扭矩传感器，该扭矩传感器设置在传感器壳体5内。

在转向蜗杆盒1的相对端上，在可松开的壳体部6内设置有用于驱动齿杆的减速传动装置。壳体部6进一步包括隔开一定距离平行于转向蜗杆盒1设置的电机壳体7。电机壳体7又带有用于控制设置在电机壳体7内的伺服电机的控制电子设备8。

图2详细地示出伺服驱动机构的组件。壳体部6在其可见的凸缘侧带有凸缘10，该凸缘用于固定在不可见的转向蜗杆盒1上。齿杆11在其纵向或轴向上穿过壳体部6伸出。齿杆11带有滚珠丝杠传动装置12，该滚珠丝杠传动装置12利用它的球无间隙地嵌入齿杆11的相应螺纹中。滚珠丝杠传动装置12可旋转地安装于壳体部6内部。滚珠丝杠传动装置12在周向具有用于齿形带14的齿部13。齿形带14又在壳体部6之内从滚珠丝杠传动装置12朝相应构造的伺服电机16的小齿轮15运行，伺服电机16设置在电机壳体7内。

由现有技术已经公开的目前为止所述的部件的其它共同作用，在此不必进行详细说明。同样的情况适用于动力转向系统的控制和操作。

但是在装配图2所示的组件时，需要确定地预张紧齿形带14，以便尽可能地——尤其是在变换伺服电机16的旋转方向时——进一步排除驱动间隙。下面将结合图3进一步说明该装置及对其的操作方法。

图3示出图1所示的动力转向系统沿图1中线III-III的横截面。附图中所示的视图示出沿齿杆11和电机轴20径向的横截面。

齿杆11在未图示的滑动轴承内沿轴向移动，但在径向上无间隙地被引导。其在径向上的位置相应地准确固定。同样将电机轴20精确地安装在伺服电机16的轴承内。同样无间隙地设置在齿杆11上的滚珠丝杠传动装置12在壳体部6内处于准确确定的位置。在完成装配的转向装置中，齿形带14一方面位于滚珠丝杠传动装置12上——在滚珠丝杠传动装置12的齿部13上，另一方面在伺服电机16的小齿轮15上。因此能够通过调节电机轴20与齿杆11之间的距离而实现齿形带14的张紧。在现有技术中，如上面已经提到的，这通过张紧辊、偏心轮或者拉伸装置来实现。本发明通过采用插入在转向蜗杆盒、更准确地说是壳体部6与电机壳体7之间的插入楔21来解决该问题。插入楔21推动电机壳体7远离壳体部6，并由此使得带有小齿轮15的电机壳体7远离带有齿部13的滚珠丝杠传动装置12。由此张紧包围两个组件的齿形带14。

详细地，通过将固定螺栓22构造成电机壳体7相对于壳体部6的转盘轴承来实现张紧，例如通过在对中设置于两个壳体部内的孔内装入套筒。其余三个固定螺栓23一方面位于螺纹孔内，但另一方面穿过朝向螺栓头的壳体部的壳体孔，相对于标准尺寸放大该壳体孔。也可以将壳体孔做成长孔，以使电机壳体7可能相对于壳体部6摆动。以此方式可以张紧齿形带14。然而根据装入位置不同，每个螺栓23也可以形成转盘轴承。

在实践中如下述那样进行带张紧过程：首先利用疏松地装入固定螺栓22和23来进行装配，例如利用还允许电机壳体7摆动的、小的第一扭矩。然后将插入楔21装入图3中所示的、壳体部6与电机壳体7之间的位置。在此情况下，插入楔21在其两个楔表面上带有阻止插入楔21从所达到的位置滑出的齿部。然后将插入楔21推入两个壳体部之间，直到达到所期望的齿形带14张紧。在此期间使电机壳体7绕螺栓22摆动。其中通过力-路程-测量装置来控制带张紧。在达到带张紧的预定值以后，通过装置的整圈旋转来控制带张紧。如果在一个位置低于最小的带张力，则可以将插入楔21进一步压入两个壳体部之间的间隙。然后，用给定的扭矩拧紧固定螺栓22和23。插入楔21留在所到达的位置，以便在转向装置的整个运行时间内安全地避免伺服电机的下降。

当插入楔21以及在壳体部上形成的用于插入楔21的滑动面具有锯齿形轮廓时，可以实现尤其精确的调节。则可以根据需要而总是使插入楔21继续移动大约一个齿，由此可能分级地提高带张力。

用于电机壳体7的固定装置也可以是定位螺栓(Stehbolz)，其中定位螺栓22的外周表面可以与周围壳体内的相应孔一起形成用于电机壳体7的转盘轴承。为了尤其精确地调节带张紧，确定用于固定螺栓22和23的预拉扭矩(Voranzugsmoment)，该扭矩在定位插入楔21之前就已经排除了电机壳体7相对于壳体部6的晃动。

图4示出预装配实施方式中的插入楔21。在此将插入楔21与引导机构30结合起来制造，使得引导机构30与插入楔21之间的界面具有保证张紧装置的卡槽功能的齿部。

该结合体也能以特别简单的方式固定在转向蜗杆盒1上。楔-引导机构结合体可选择地实现成单部件或多部件的解决方案。该连接是将部件彼此锁紧结合在一起的配置。这既可以通过保持环(单部件)实现，也可以通过形状配合——例如圆锥形的引导槽——或者利用燕尾槽引导机构(两个部件)实现。

通过利用合适的固定可能性(夹紧方案)在转向蜗杆盒上的引导来装上楔-引导机构结合体。为此在该实施例中在引导机构30上设置两个榫31，这两个榫31可装入转向蜗杆盒1或电机壳体7的相应孔内。

附图标记列表

1     转向蜗杆盒

2     波纹管

3     转向横拉杆

4     转向小齿轮壳体

5     传感器壳体

6     壳体部

7     电机壳体

8     控制电子设备

10    凸缘

11    齿杆

12    滚珠丝杠传动装置

13    齿部

14    齿形带

15    小齿轮

16    伺服电机

20    电机轴

21    插入楔

22    固定螺栓

23    固定螺栓

30    引导机构

31    榫

Claims (9)

1.一种用于机动车的电动动力转向系统，具有以沿轴向可移动的方式安装在转向蜗杆盒(1)内的齿杆(11)，所述齿杆(11)可由设置在电机壳体(7)内的电动伺服电机(16)经带(14)和传动装置(12)驱动以便辅助转向，其中在所述电机壳体(7)和所述转向蜗杆盒(1)之间设置有插入楔(21)，所述插入楔(21)将所述电机壳体(7)推离所述转向蜗杆盒(1)以张紧所述带(14)，其特征在于，所述插入楔(21)与引导装置(30)预制成一体或者预制成不可拆卸的两个部分。

2.如权利要求1所述的动力转向系统，其特征在于，所述带(14)为齿形带。

3.如前述权利要求中任一项所述的动力转向系统，其特征在于，所述电机壳体(7)通过至少两个固定机构(22，23)固定在所述转向蜗杆盒(1)上，其中将所述固定机构中的一个(22)构造成转盘轴承。

4.如权利要求1或2所述的动力转向系统，其特征在于，所述插入楔(21)在至少一个楔表面上具有齿部。

5.如权利要求1或2所述的动力转向系统，其特征在于，所述转向蜗杆盒(1)和/或所述电机壳体(7)具有用于所述插入楔(21)的多个支承面。

6.如权利要求5所述的动力转向系统，其特征在于，所述支承面中的至少一个具有与所述插入楔(21)的齿部互补的齿部。

7.一种用于在前述权利要求中任一项所述的用于机动车的电动动力转向系统中张紧带的方法，所述方法具有以下步骤：

-通过固定机构(22，23)将包含伺服驱动机构(15，16，20)的电机壳体(7)预装配在带有所述齿杆(11)和传动装置(12)以及所述带(14)的所述转向蜗杆盒(1)上，使得所述电机壳体(7)可平行于凸缘(10)移动；

-将所述插入楔(21)装入所述转向蜗杆盒(1)与所述电机壳体(7)之间，以便张紧所述带(14)直到达到一个确定的带张力值；

-拧紧所述固定机构(22，23)以便将所述电机壳体(7)持久地固定在所达到的位置。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电机壳体(7)可绕所述固定机构中的一个(22)摆动。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在拧紧所述固定机构之前，使所述伺服驱动机构旋转至少一圈，在此期间持续地测量带张力，并且在某个位置处的带张力低于最小值时将所述插入楔(21)进一步插入所述转向蜗杆盒(1)与所述电机壳体(7)之间。

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